Космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаружил древнейшую воду

Международная группа астрономов, возглавляемая Лейденским университетом (Нидерланды) и Национальной радиоастрономической обсерваторией (США), сообщила о сенсационном открытии. С помощью телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST) им удалось впервые надёжно зафиксировать наличие полутяжёлой воды (HDO) в виде льда вокруг молодой солнцеподобной звезды L1527 IRS, находящейся в созвездии Тельца на расстоянии около 460 световых лет от Земли. Полутяжёлая вода отличается от обычной тем, что один атом обычного водорода в ней «заменён» дейтерием – его более тяжёлым изотопом.

Соотношение HDO и обычной воды (H₂O) – так называемый коэффициент дейтерирования – является важным индикатором происхождения воды. Высокий коэффициент дейтерирования свидетельствует о том, что вода образовалась в очень холодных условиях, например, в первичных тёмных облаках из пыли, льда и газа, из которых рождаются звёзды. В океанах Земли, кометах и на ледяных спутниках примерно одна из двух тысяч молекул воды приходится на HDO. Это примерно в десять раз больше, чем ожидалось, исходя из состава Солнца. Именно это наблюдение подкрепляет гипотезу о том, что часть воды в нашей Солнечной системе образовалась в виде льда в тёмных облаках за сотни тысяч лет до рождения Солнца.

Предыдущие попытки измерить коэффициент дейтерирования в таких регионах звездообразования ограничивались газовой фазой, где химический состав воды мог изменяться. Однако, беспрецедентная чувствительность телескопа JWST позволила астрономам получить чёткий сигнал полутяжёлой воды в виде льда в протозвёздной оболочке – облаке вещества, окружающем звезду на ранних стадиях её формирования. Коэффициент дейтерирования, обнаруженный у L1527 IRS, очень похож на аналогичные показатели некоторых комет и протопланетного диска более развитой молодой звезды, что указывает на схожее холодное и древнее химическое происхождение воды во всех этих объектах.

Полученные результаты подтверждают гипотезу о том, что большая часть водяного льда проходит свой путь практически без изменений от самых ранних до самых поздних стадий звездообразования. Тем не менее, коэффициент дейтерирования в L1527 IRS немного выше, чем у некоторых комет Солнечной системы и воды на Земле. Это различие может быть обусловлено различными факторами, например, химическими изменениями воды в диске или различиями между тёмными облаками, из которых образовались Солнце и L1527 IRS.

Для выяснения причин этих различий планируется провести дальнейшие наблюдения. Под руководством Кэти Славинской (Лейденский университет) и Тома Мегита (Университет Толедо) будут изучены ещё 30 протозвёзд и первичных тёмных облаков. Параллельно Джон Тобин (Национальная радиоастрономическая обсерватория) возглавляет дополнительные наблюдения с помощью Большого миллиметрового/субмиллиметрового массива Атакама (ALMA), направленные на поиск газообразного HDO в тех же объектах.

 Источник: The Astrophysical Journal Letters, Leiden University